La espuma de mar , espuma de océano , espuma de playa o espuma es un tipo de espuma creada por la agitación del agua de mar , particularmente cuando contiene concentraciones más altas de materia orgánica disuelta (incluyendo proteínas , ligninas y lípidos ) derivada de fuentes como la descomposición en alta mar de floraciones de algas . [1] Estos compuestos pueden actuar como surfactantes o agentes espumantes . A medida que el agua de mar es agitada por las olas rompientes en la zona de rompientes adyacente a la costa, los surfactantes en estas condiciones turbulentas atrapan el aire, formando burbujas persistentes que se adhieren entre sí a través de la tensión superficial .
La espuma marina es un fenómeno global [1] y varía según la ubicación y la posible influencia de los entornos marinos, de agua dulce y/o terrestres circundantes [2] . Debido a su baja densidad y persistencia, la espuma puede ser arrastrada por fuertes vientos terrestres hacia el interior, hacia la playa. Las actividades humanas, como la producción, el transporte o el derrame de productos derivados del petróleo o detergentes, también pueden contribuir a la formación de espuma marina.
La espuma marina se forma en condiciones similares a la formación de la espuma marina . Una de las principales diferencias con la formación de la espuma marina es la presencia de mayores concentraciones de materia orgánica disuelta proveniente de macrófitos y fitoplancton . La materia orgánica disuelta en el agua superficial, que puede provenir del entorno natural o de fuentes artificiales, proporciona estabilidad a la espuma marina resultante. [3]
Los procesos físicos que contribuyen a la formación de espuma marina son la rotura de las olas superficiales , el arrastre de burbujas, un proceso en el que las burbujas se incorporan o capturan dentro de un líquido como el agua de mar y la formación de crestas blancas. [4] La rotura de las olas superficiales inyecta aire de la atmósfera en la columna de agua, lo que lleva a la creación de burbujas. Estas burbujas se transportan alrededor de los primeros metros de la superficie del océano debido a su flotabilidad . Las burbujas más pequeñas arrastradas en la columna de agua se disuelven por completo, lo que lleva a proporciones más altas de gases disueltos en la superficie del océano. Las burbujas que no se disuelven finalmente regresan a la superficie. A medida que suben, estas burbujas acumulan sustancias hidrófobas . La presencia de materia orgánica disuelta estabiliza las burbujas, agregándose como espuma marina. [1] Algunos estudios sobre la espuma marina informan que la rotura de las células de las algas en épocas de fuertes oleajes hace que la producción de espuma marina sea más probable. [3]
Las gotas de lluvia que caen sobre la superficie del mar también pueden contribuir a la formación y destrucción de espuma marina. [5] Se han realizado algunos estudios no mecanicistas que demuestran una mayor formación de espuma marina debido a eventos de fuertes precipitaciones. [2] La turbulencia en la capa mixta superficial puede afectar la concentración de materia orgánica disuelta y ayuda a la formación de espuma rica en nutrientes. [6]
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La composición de la espuma marina es generalmente una mezcla de materiales orgánicos descompuestos, incluyendo zooplancton , fitoplancton , algas (incluyendo diatomeas [7] ), bacterias , hongos , protozoos y detritos de plantas vasculares [6] , aunque cada aparición de espuma marina varía en su contenido específico. En algunas áreas, se encuentra que la espuma marina está compuesta principalmente de proteínas , dominantes tanto en espuma fresca como vieja, así como de lípidos y carbohidratos . La alta concentración de proteínas y baja de carbohidratos sugiere que los azúcares originalmente presentes en el mucílago circundante creado por algas o materia vegetal han sido rápidamente consumidos por bacterias. [3] Investigaciones adicionales han demostrado que una pequeña fracción del peso seco en la espuma marina es carbono orgánico , que contiene fenólicos , azúcares, aminoazúcares y aminoácidos . En la bahía de Fundy , las altas tasas de mortalidad de un abundante anfípodo que habita en tubos ( Corophium volutator ) debido a muertes naturales, así como a la depredación por parte de aves marinas migratorias, contribuyeron a la liberación de aminoazúcares en el entorno circundante y, por ende, en la espuma del mar. [6]
Se ha descubierto que la materia orgánica en la espuma marina aumenta drásticamente durante las floraciones de fitoplancton en la zona. [8] Algunas investigaciones han demostrado concentraciones muy altas de microplancton en la espuma marina, con un número significativamente mayor de fitoplancton autótrofo que de heterótrofos . [7] Algunas espumas son particularmente ricas en su población de diatomeas, que pueden constituir la mayoría de la biomasa de microalgas en algunos casos. [7] También hay una diversidad de bacterias presentes en la espuma marina; la espuma vieja tiende a tener una mayor densidad de bacterias. Un estudio encontró que el 95% de las bacterias de la espuma marina tenían forma de bastón, mientras que el agua superficial circundante contenía principalmente bacterias en forma de cocoide y solo entre el 5% y el 10% de bacterias en forma de bastón. [3] También hay una variabilidad estacional de la composición de la espuma marina; [6] en algunas regiones hay una aparición estacional de polen en la espuma marina que puede alterar su química. [2] Aunque la espuma no es inherentemente tóxica, puede contener altas concentraciones de contaminantes. [1] Las burbujas de espuma pueden estar recubiertas o contener estos materiales, que pueden incluir compuestos de petróleo , pesticidas y herbicidas . [1]
Estructuralmente, la espuma marina es termodinámicamente inestable, aunque algunas espumas marinas pueden persistir en el ambiente durante varios días como máximo. Hay dos tipos de espuma marina categorizados en función de su estabilidad: 1) Las espumas inestables o transitorias tienen una vida útil muy corta de solo segundos. Las burbujas formadas en la espuma marina pueden estallar liberando aerosoles en el aire, lo que contribuye a la formación de rocío marino . 2) Las espumas metaestables pueden tener una vida útil de varias horas a varios días; su duración a veces se atribuye a pequeñas partículas de sílice , calcio o hierro que contribuyen a la estabilidad y longevidad de la espuma. [1] Además, el agua de mar que contiene material orgánico disuelto liberado de fitoplancton y algas macrofíticas que luego se agita en su entorno tiene más probabilidades de producir espuma estable y más duradera en comparación con el agua de mar que carece de uno de esos componentes. Por ejemplo, el agua de mar filtrada cuando se agrega a las frondas del alga marina , Ecklonia maxima, produjo espuma, pero carecía de la estabilidad que proporcionaba el agua de mar sin filtrar. Además, las frondas de algas que se mantuvieron en agua corriente, reduciendo así su capa de mucosidad , no pudieron ayudar a la formación de espuma. [3] También se ha descubierto que diferentes tipos de sal tienen diferentes efectos sobre la proximidad de las burbujas dentro de la espuma marina, lo que contribuye a su estabilidad. [1]
La presencia de espuma de mar en el entorno marino desempeña una serie de funciones ecológicas, entre ellas, proporcionar fuentes de alimento y crear hábitat. Como fuente de alimento, la espuma de mar con una composición estable es más importante ecológicamente, ya que puede persistir durante más tiempo y puede transportar nutrientes dentro del entorno marino. [3] Los tiempos de descomposición más largos dan como resultado una mayor probabilidad de que la energía contenida en la espuma de mar ascienda en la cadena alimentaria hasta niveles tróficos superiores . [3] En la bahía de Fundy, por ejemplo, un anfípodo que habita en tubos , Corophium volutator, puede alcanzar potencialmente el 70% de sus necesidades nutricionales a partir de los azúcares y aminoácidos derivados de la espuma de mar en su entorno. Sin embargo, a veces se encontró que la espuma de mar era tóxica para esta especie. Se cree que las altas concentraciones de fenólicos y/o la presencia ocasional de metales pesados o pesticidas incorporados a la espuma de mar desde la superficie del mar contribuyeron a su toxicidad. [6] En la costa oeste de la península del Cabo , Sudáfrica , la espuma de mar a menudo se produce en áreas marinas cercanas a la costa con grandes bancos de algas durante períodos de fuertes vientos del oeste. Se cree que la espuma generada en estas condiciones es una fuente importante de alimento para los organismos locales debido a la presencia de detritos orgánicos en la espuma del mar. [3]
La espuma marina también actúa como un modo de transporte tanto para organismos como para nutrientes dentro del ambiente marino y, a veces, hacia los ambientes intermareales o terrestres. La acción de las olas puede depositar espuma en áreas intermareales donde puede permanecer cuando la marea retrocede, trayendo nutrientes a la zona intermareal. [6] Además, la espuma marina puede volverse aerotransportada en condiciones de viento, transportando materiales entre ambientes marinos y terrestres. [2] También se cree que la capacidad de la espuma marina para transportar materiales beneficia a los organismos de macroalgas , ya que los propágulos de macroalgas pueden ser transportados a diferentes microambientes, influyendo así en el paisaje de las mareas y contribuyendo a nuevas posibles interacciones ecológicas. [9] Como la espuma marina es un ambiente húmedo, es un hábitat propicio para las esporas de algas donde los propágulos pueden adherirse al sustrato y evitar el riesgo de diseminación . [9] Cuando la espuma marina contiene hongos, también puede ayudar en la descomposición de restos de plantas y animales en ecosistemas costeros. [2]
Además, la espuma marina es un hábitat para varios microorganismos marinos. Algunas investigaciones han demostrado la presencia de varios grupos microfitoplanctónicos, nanofitoplanctónicos y diatomeas en la espuma marina; los grupos fitoplanctónicos aparecieron en una abundancia significativamente mayor que en la película superficial del mar y la zona pelágica superior [7].
La espuma marina natural no es tóxica en sí misma ; sin embargo, puede estar expuesta a altas concentraciones de contaminantes en la microcapa superficial derivada de la descomposición de floraciones de algas, la producción y transporte de combustibles fósiles y la escorrentía de aguas pluviales. [1] Estos contaminantes contribuyen a la formación de espuma marina nociva a través de la adsorción en burbujas. Las burbujas pueden estallar y liberar toxinas a la atmósfera en forma de rocío marino o aerosol , o pueden persistir en espumas. Las toxinas liberadas a través de aerosoles y burbujas que se rompen pueden ser inhaladas por los humanos. Los microorganismos que ocupan espumas marinas como hábitat tienen una mayor susceptibilidad a la exposición a contaminantes. [10] En consecuencia, estas sustancias tóxicas pueden integrarse en la red alimentaria trófica . [1]
Las espumas se pueden formar después de la degradación de floraciones de algas nocivas (FAN). Estas se componen principalmente de especies de algas, pero también pueden consistir en dinoflagelados y cianobacterias . [11] La biomasa de las algas en la floración se integra en la espuma marina en la microcapa de la superficie del mar. [9] Cuando la espuma marina impactada se descompone, las toxinas de las algas se liberan al aire causando problemas respiratorios y ocasionalmente iniciando ataques de asma. [12] Phaeocystis globosa es una especie de alga que se considera problemática, como se observó en un estudio en los Países Bajos. [11] Su alta acumulación de biomasa le permite crear grandes cantidades de espuma tóxica que a menudo se arrastra hasta las playas. Las floraciones de P. globosa se inician en áreas de alta disponibilidad de nutrientes, a menudo afiliadas a ubicaciones costeras con mucha escorrentía de aguas pluviales y eutrofización . Los estudios sugieren que el desarrollo de espuma está directamente relacionado con las floraciones causadas por P. globosa , a pesar de que la formación de espuma generalmente ocurre aproximadamente dos semanas después de la aparición de una floración de algas en alta mar. Se observó que el material orgánico de P. globosa se descomponía mientras estaba suspendido en la superficie del mar, pero no se observó en la parte inferior de la columna de agua. P. globosa también se considera una especie molesta porque sus grandes formaciones de espuma impiden que el público disfrute de la playa. [11]
Si bien la espuma marina es un resultado común de la agitación del agua de mar mezclada con material orgánico en la superficie del océano, las actividades humanas pueden contribuir a la producción de espuma en exceso y a menudo tóxica. [1] Además de los aceites orgánicos, ácidos y proteínas que se acumulan en la microcapa de la superficie del mar , los compuestos derivados de la producción y el transporte de petróleo, los surfactantes sintéticos y el uso de pesticidas pueden ingresar a la superficie del mar e incorporarse a la espuma. Los contaminantes presentes también pueden afectar la persistencia de la espuma producida. El petróleo crudo descargado de los petroleros, el aceite de motor, las aguas residuales y los detergentes de la escorrentía contaminada pueden crear espumas más duraderas. [1] En un estudio, se descubrió que los bifenilos policlorados (PCB), un contaminante orgánico persistente , se acumulaban en las espumas marinas. [10] Algunos expertos y autoridades sanitarias recomiendan evitar el contacto con la espuma marina en lagos, ríos y mares contaminados con PFAS , ya que se descubrió que estas sustancias se acumulaban en la espuma marina en altas concentraciones. [13] [14] [15] La contaminación microplástica provocada por el hombre puede acumularse en las olas rompientes y aumentar la estabilidad de la espuma del mar. [16]
Las terminales de gas natural han sido citadas como contribuyentes a la producción de espumas modificadas debido al proceso de uso de agua de mar para convertir el gas natural en gas natural licuado . [17] Un estudio mostró una abundancia mucho mayor de procariotas heterotróficos (arqueas y bacterias) y cianobacterias en la espuma que se generó cerca de una terminal de gas natural licuado. Estos procariotas pudieron reciclar materiales químicos descargados de la terminal, lo que mejoró el crecimiento microbiano. Además, se registraron niveles más altos de carbono orgánico total (COT) y biomasa de plancton en la espuma generada en las proximidades de la terminal. El carbono orgánico se transfirió fácilmente a la red alimentaria pelágica después de la absorción por procariotas y la ingestión por herbívoros. [17]
